一种燃料电池气密性检测设备及方法与流程

本发明涉及燃料电池气密性测试，特别涉及一种燃料电池气密性检测设备及方法。

背景技术：

1、燃料电池气密性作为燃料电池的开发及生产过程中的严格控制项之一，气密性的好坏，直接影响到了燃料电池的安全性和性能。为了使组装完成的燃料电池电堆可以正常运行后续的测试及系统集成，电堆必须先进行气密性检验，以此判断电堆是否产生外漏或内漏的问题。

2、现有气密性测试设备通常是通过流量法或压差法对电堆整体气密性进行测试，而无法对电堆三腔进行单独的测试，进而无法判断出电堆产生外漏或内漏的具体结构部位。

3、专利名称：一种燃料电池气密性检测设备及检测方法，公开号为cn112304532a，该专利通过气体输入模块为管路选择模块提供测试气体，调整所述管路选择模块所处状态，当所述管路选择模块处于第一状态时，所述多个开关单元构成单腔测试回路，以配合所述第二压力传感器和所述流量计进行单腔外漏测试；当所述管路选择模块处于第二状态时，所述多个开关单元构成两腔互窜测试回路，以配合所述流量计进行两腔互窜测试；当所述管路选择模块处于第三状态时，所述多个开关构成设备自检回路，以配合所述第一压力传感器和所述第二压力传感器进行设备自检与自校准。该专利实现了燃料电池自动运行、自检自校准和安全泄压功能，但无法实现电堆三腔独立检测其内、外漏功能，同时控制阀门较多，更容易产生测试设备自身的泄露，进而影响到对燃料电池气密性测试的准确度，且不利于节约成本，无法切换流量计量程，不能够满足更为精确的测试。

技术实现思路

1、为了解决现有技术无法独立测试燃料电池三腔的内、外漏，无法切换流量计量程、及控制阀门较多的问题，本发明提供了一种燃料电池气密性检测设备及方法。

2、本发明的技术内容如下：

3、一种燃料电池气密性检测设备，用于检测燃料电池电堆气密性，包括：气体输入模块与功能选择及泄压模块，所述气体输入模块与所述功能选择及泄压模块连接，所述功能选择及泄压模块包括第一流量计、第二流量计、三通阀、压力传感器、供气支路单元及排空支路单元，所述第一流量计及所述第二流量计并联连接，所述气体输入模块、所述三通阀分别连接于第一流量计、第二流量计的两端，所述三通阀、所述压力传感器及所述供气支路单元依次连接，所述供气支路单元与所述排空支路单元连接。

4、进一步地，所述供气支路单元包括氢腔支路、冷却腔支路、空腔支路及多个控制阀，所述氢腔支路、冷却腔支路与空腔支路并联设置，所述氢腔支路、冷却腔支路、空腔支路上均设置有一控制阀。

5、进一步地，所述排空支路单元包括排空支路、多个排空控制阀及第三流量计，所述排空支路与所述氢腔支路、冷却腔支路与空腔支路分别连接，所述排空支路与所述氢腔支路、冷却腔支路及空腔支路之间的排空管路上均设置有一排空控制阀，所述第三流量计设置在排空支路的出口处。

6、进一步地，所述气体输入模块包括气源供给单元、减压阀及气体控制阀，所述气源供给单元、减压阀与气体控制阀依次连接，所述气体控制阀远离减压阀的一端与所述第一流量计、所述第二流量计相连。

7、进一步地，所述第一流量计的量程小于第二流量计。

8、进一步地，所述氢腔支路远离压力传感器的一端连接有氢腔歧管。

9、进一步地，所述冷却腔支路远离压力传感器的一端连接有冷却腔歧管。

10、进一步地，所述空腔支路远离压力传感器的一端连接有空腔歧管。

11、进一步地，所述氢腔歧管、冷却腔歧管与空腔歧管设置在燃料电池电堆上。

12、本发明还提供了一种燃料电池气密性检测方法，通过上述任一项所述燃料电池气密性测试设备实现对燃料电池电堆气密性的检测，包括以下步骤：

13、通过所述气源供给单元及气体控制阀为功能选择及泄压模块提供测试气体；

14、通过调节减压阀使未闭合支路及电堆内部达到预设压力，关闭除待测支路的其他支路上的控制阀或打开待测排空管路上的排空控制阀，并在预设时间内持续监测第一流量计或第二流量计或第三流量计的数值，实现对燃料电池电堆的各腔外漏检测模式或各腔之间的窜漏检测模式。

15、进一步地，所述燃料电池电堆的各腔外漏检测模式包括：

16、燃料电池电堆的氢腔外漏检测模式，用于检测燃料电池电堆氢腔是否外漏气体；

17、燃料电池电堆的冷却腔外漏检测模式，用于检测燃料电池电堆冷却腔是否外漏气体；

18、燃料电池电堆的空腔外漏检测模式，用于检测燃料电池电堆空腔是否外漏气体；

19、及燃料电池电堆的氢腔、冷却腔与空腔外漏检测模式，用于检测燃料电池电堆三腔气体总外漏量。

20、进一步地，所述燃料电池电堆的各腔之间的窜漏检测模式包括：

21、氢-空腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆氢腔是否向空腔窜漏气体；

22、空-氢腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆空腔是否向氢腔窜漏气体；

23、氢-冷却腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆氢腔是否向冷却腔窜漏气体；

24、冷却-氢腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆冷却腔是否向氢腔窜漏气体；

25、冷却-空腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆冷却腔是否向空腔窜漏气体；

26、空-冷却腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆空腔是否向冷却腔窜漏气体。

27、进一步地，所述实现对燃料电池电堆的各腔外漏检测模式，包括以下步骤：

28、打开所述氢腔支路、冷却腔支路及空腔支路上的控制阀，关闭所述排空支路与所述氢腔支路、冷却腔支路及空腔支路之间的排空管路上的排空控制阀；

29、打开气体控制阀进行通气，调节减压阀使所述氢腔支路、冷却腔支路、空腔支路及电堆内部达到预设压力，并关闭除待测支路的其他支路上的控制阀；

30、调节三通阀选择第一流量计或第二流量计测试量程，并在预设时间内持续监测第一流量计或第二流量计的数值，以此获取待测支路所相连腔体的外漏泄漏量。

31、进一步地，所述调节三通阀选择第一流量计或第二流量计测试量程，并在预设时间内持续监测第一流量计或第二流量计的数值，以此获取待测支路所相连腔体的外漏泄漏量，可替换为：

32、同步关闭气体控制阀，通过在预设时间内持续监测压力传感器的变化值，获取待测支路所相连腔体的压降以此表征外漏泄漏量。

33、进一步地，所述实现对燃料电池电堆的各腔之间的窜漏检测模式，包括以下步骤：

34、打开待测支路的控制阀，并关闭其余支路上的控制阀及所述排空支路与所述氢腔支路、冷却腔支路及空腔支路之间的排空管路上的排空控制阀；

35、打开气体控制阀进行通气，调节减压阀使待测支路及电堆内部达到预设压力，并打开待测排空管路上的排空控制阀，在预设时间内持续监测第三流量计的数值，以此获取待测支路所相连腔体与待测排空管路所相连腔体之间的窜漏泄漏量。

36、进一步地，所述燃料电池电堆的各腔之间的窜漏检测模式还包括：

37、氢、空-冷却腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆氢腔、空腔是否向冷却腔窜漏气体；

38、冷却-氢、空腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆冷却腔是否向氢腔、空腔窜漏气体；

39、氢、冷却-空腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆氢腔、冷却腔是否向空腔窜漏气体；

40、空-氢、冷却腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆空腔是否向氢腔、冷却腔窜漏气体；

41、冷却、空-氢腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆冷却腔、空腔是否向氢腔窜漏气体；

42、氢-冷却、空腔窜漏检测模式，用于检测燃料电池电堆氢腔是否向冷却腔、空腔窜漏气体。

43、本发明的有益效果至少包括：

44、(1)通过气体控制阀控制检测气源及通过第一流量计与第二流量计的流量切换，实现了燃料电池电堆在检测气密性的过程中测试压力的恒定，以及保证了检测的精确度；

45、(2)以及实现燃料电池电堆实施各腔外漏检测模式时，对泄漏量检测的方式可选措施，可以通过监测第一流量计或第二流量计及通过压降表征泄漏量，更适用于不同应用场景下的衡量标准；

46、(3)合并后的功能选择及泄压模块，可以适当的减少设备的零件数量，减少对应的控制阀门数量，降低了检测设备的制造成本。